(57)【要約】  【課題】高電圧を発生し、特に着火に鈍感な破砕用組成物をジュール熱のみで着火でき、可搬性にも優れる電源回路を提供すること。    【解決手段】電池１と、該電池１に対して並列に接続される複数のコンデンサＣ１〜Ｃ３と各コンデンサＣ１〜Ｃ３間に接続されるバランス抵抗Ｒ２〜Ｒ５とからなる倍電圧回路１０と、電池１と倍電圧回路１０間に接続される充電抵抗Ｒ１と、電池１と倍電圧回路１０間に設けられる投入スイッチＳ１と、隣り合うコンデンサＣ１〜Ｃ３間及び１の端子２と該端子２に隣接するコンデンサＣ３間にそれぞれ接続される複数の放電スイッチＳ２〜Ｓ４とを備え、放電スイッチＳ２〜Ｓ４をオフで投入スイッチＳ１をオンにしてコンデンサＣ１〜Ｃ３に充電し、充電後、投入スイッチをオフで放電スイッチＳ２〜Ｓ４をオンにしてコンデンサＣ１〜Ｃ３を直列化し、負荷に高電圧を給電する準直流電源回路２０。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池と、該電池に対して並列に接続される複数のコンデンサと各々のコンデンサ間に接続されるバランス抵抗とからなる倍電圧回路と、前記電池と前記倍電圧回路間に接続される充電抵抗と、前記電池と前記倍電圧回路間に設けられる投入スイッチと、隣り合うコンデンサ間及び１の端子と該端子に隣接するコンデンサ間にそれぞれ接続される複数の放電スイッチとを備え、放電スイッチをオフで投入スイッチをオンにしてコンデンサに充電し、充電後、投入スイッチをオフで放電スイッチをオンにしてコンデンサを直列化し、負荷に高電圧を給電することを特徴とする準直流電源回路。
【請求項２】
コンデンサが電解コンデンサである請求項１に記載の準直流電源回路。
【請求項３】
コンデンサの数が２又は３である請求項１又は請求項２に記載の準直流電源回路。  
【請求項４】
放電スイッチが三相交流用のナイフスイッチである請求項３に記載の準直流電源回路。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の準直流電源回路からなり、これを破砕用組成物内に挿入された抵抗線に接続して発生するジュール熱により着火させることを特徴とする破砕用組成物用の着火具。
【請求項６】
破砕用組成物が金属酸化物からなる酸化剤と、粉状金属からなる還元剤と、プラスチック粉からなる気体発生剤とからなるものである請求項５に記載の破砕用組成物用の着火具。
【請求項７】
破砕用組成物が金属酸化物からなる酸化剤と、粉状金属からなる還元剤と、プラスチック粉を主剤としてこれに水和物を添加してなる気体発生剤とからなるものである請求項５に記載の破砕用組成物用の着火具。
【請求項８】
破砕用組成物が無機過酸化物からなる酸化剤と、粉状金属からなる還元剤と、プラスチック粉からなる気体発生剤とからなるものである請求項５に記載の破砕用組成物用の着火具。
【請求項９】
破砕用組成物が無機過酸化物からなる酸化剤と、粉状金属からなる還元剤と、プラスチック粉を主剤としてこれに水和物を添加してなる気体発生剤とからなるものである請求項５に記載の破砕用組成物用の着火具。
【請求項１０】
プラスチック粉がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリオキシメチレン（ＰＯＭ）である請求項６〜請求項９のいずれかに記載の破砕用組成物用の着火具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電圧を発生させる準直流電源回路及びこの準直流電源回路からなる破砕用組成物用の着火具に関する。
【背景技術】
【０００２】
岩石やコンクリート建造物等の破砕は、ダイナマイトやアンホ爆薬等の爆薬類に代わり、非火薬の破砕用組成物が用いられることがある。破砕用組成物は、アルミニウム２３〜３０重量部と酸化第二銅７７〜７０重量部からなるテルミット剤１００重量部と、カリ明バン、硫酸ニッケルまたはホウ砂からなる分解ガス発生剤８０〜１２０重量部とからなるもの（特許文献１参照）、本願の出願人により提案された金属酸化物からなる酸化剤と、粉状金属からなる還元剤と、プラスチック粉からなる気体発生剤とからなるもの、あるいは金属酸化物からなる酸化剤と、粉状金属からなる還元剤と、プラスチック粉を主剤としてこれに水和物を添加してなる気体発生剤とからなるもの（特許文献２参照）、無機過酸化物からなる酸化剤と、粉状金属からなる還元剤と、プラスチック粉からなる気体発生剤とからなるもの、あるいは無機過酸化物からなる酸化剤と、粉状金属からなる還元剤と、プラスチック粉を主剤としてこれに水和物を添加してなる気体発生剤とからなるもの（特許文献３参照）など多くの提案がある。これら破砕用組成物への着火を、電気雷管を用いて行えば、火薬の使用による法令上の規制を受け、また、破砕用組成物が着火燃焼する前に大部分が吹き飛ばされて正常な性能を発揮できないということがあった。そのため、非火薬成分の点火薬と着火薬とからなるイグナイター用非火薬組成物を充填した瞬発イグナイターの提案がある（特許文献４参照）。
【０００３】
しかし、この瞬発イグナイターは、破砕用組成物に着火する度に点火薬や着火薬を必要とするため経済性に著しく劣っていた。そのため、点火薬や着火薬を用いることなく電源により発生するジュール熱のみで破砕用組成物を着火できれば、経済性に優れる。ところが、１０μＦのコンデンサーを内蔵する発破に汎用の電源を用い、内部に１Ωの抵抗線を挿入した特許文献３に記載の破砕用組成物を１０個接続し着火を試みたところ（通常、現場では作業効率を高めるため１０個程度の破砕用組成物をまとめて一度に着火する）、この破砕用組成物は着火に鈍感であるため、瞬発的なジュール熱により抵抗線は破断するものの破砕用組成物の着火温度まで加熱できず、着火が困難であった。この試験結果から、点火薬や着火薬を用いないで鈍感な破砕用組成物を着火するには、１個当たりの破砕用組成物に少なくとも１００ジュール程度の熱量を与えないと着火できないこと及び１５００ボルト程度に充電された５０００μＦ前後のコンデンサを用いる電源が必要であることが明らかとなった。
【０００４】
しかし、１５００ボルト程度に充電された５０００μＦ前後のコンデンサを用いる電源は、１回の放電で１キロジュール程度（１００ジュール×１０個）を消費するため大容量の電池が必要となることや昇圧回路の重量などにより非常に重くなり、作業現場での可搬性が問題となる。
【特許文献１】特開昭６３−３１９２８５号公報
【特許文献２】特願２００２−２６６５４７号明細書
【特許文献３】特願２００２−２６６４９９号明細書
【特許文献４】特許第３３２９２０４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に基づきなされたものであり、高電圧を発生させ、高電圧を必要とする用途、特に着火に鈍感な破砕用組成物をジュール熱のみで着火でき、しかも可搬性に優れる電源回路を提供することを課題とする。  
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記の課題を解決するために検討を重ね、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、電池と、該電池に対して並列に接続される複数のコンデンサと各々のコンデンサ間に接続されるバランス抵抗とからなる倍電圧回路と、前記電池と前記倍電圧回路間に接続される充電抵抗と、前記電池と前記倍電圧回路間に設けられる投入スイッチと、隣り合うコンデンサ間及び１の端子と該端子に隣接するコンデンサ間にそれぞれ接続される複数の放電スイッチとを備え、放電スイッチをオフで投入スイッチをオンにしてコンデンサに充電し、充電後、投入スイッチをオフで放電スイッチをオンにしてコンデンサを直列化し、負荷に高電圧を給電することを特徴とする準直流電源回路を要旨とする。ここで、準直流とは、電流がマイナスにならないという意味である。
【０００７】
上記の発明でコンデンサを電解コンデンサとしても良い。また、コンデンサの数を２又は３としても良く、この場合、放電スイッチを三相交流用のナイフスイッチとしても良い。
【０００８】
上記のいずれかの準直流電源回路からなり、これを破砕用組成物内に挿入された抵抗線に接続して発生するジュール熱により着火させることを特徴とする破砕用組成物用の着火具を要旨とする。この発明において、破砕用組成物を金属酸化物からなる酸化剤と、粉状金属からなる還元剤と、プラスチック粉からなる気体発生剤とからなるものとしても、あるいは金属酸化物からなる酸化剤と、粉状金属からなる還元剤と、プラスチック粉を主剤としてこれに水和物を添加してなる気体発生剤とから構成されるものとしても良く、更には無機過酸化物からなる酸化剤と、粉状金属からなる還元剤と、プラスチック粉からなる気体発生剤とから構成されるもの、あるいは無機過酸化物からなる酸化剤と、粉状金属からなる還元剤と、プラスチック粉を主剤としてこれに水和物を添加してなる気体発生剤とから構成されるものとしても良く、これら破砕用組成物においてプラスチック粉をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリオキシメチレン（ＰＯＭ）としても良い。また、上記の破砕用組成物において、酸化剤の金属酸化物は酸化鉄、酸化銅など、還元剤の紛状金属は粉末状アルミニウム、粉末状マグネシウムなど、無機過酸化物は過酸化カルシウム、過酸化ナトリウム、過酸化カリウム、過酸化マグネシウムなど、プラスチック粉に添加される水和物はカリウム明礬・１２水和物、硫酸アルミニウム・１８水和物、硫酸鉄・７水和物、メタケイ酸バリウムなどをそれぞれ例示できる。なお、これらの破砕用組成物は、上記の特許文献２又は特許文献３に詳述される。
【０００９】
本発明の準直流電源回路は、その用途に応じ、電池の電圧、充電抵抗値、バランス抵抗値及びコンデンサの容量を適宜設定できる。また、コンデンサの種類は特に限定されず、電解コンデンサ、マイカコンデンサ、セラミックコンデンサ、紙コンデンサ、プラスチックフィルムコンデンサなどを用いることができる。また、スイッチは、半導体スイッチ、ナイフスイッチなど種々公知のものを使用できる。
【００１０】
準直流電源回路を破砕用組成物用の着火具として用いる場合、電池は４００〜６００ボルト、充電抵抗は１０〜２０Ω、バランス抵抗は１００Ω以上が好ましい。また、コンデンサは着火具を軽量化し可搬性を高めるために、電解コンデンサが好ましく、市販品で最大容量の１２０００μＦのものがより好ましい。また、破砕用組成物内に挿入する抵抗線は１〜１．５Ωが好ましい。倍電圧回路は、コンデンサの数を３個にする３倍圧回路がより好ましい。また、倍電圧回路を２倍圧回路又は３倍圧回路とする場合、放電スイッチは、経済性に優れる三相交流用のナイフスイッチが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、放電時にコンデンサが直列化し高電圧を発生するので、例えば、ハイブリッドカーのスターターなど高電圧を必要とする種々の用途に用いることができ、有用である。特に、着火に鈍感な破砕用組成物をジュール熱のみで着火できるので、点火薬や着火薬が不要で経済性に優れる破砕用組成物用の着火具を提供できる。更に、コンデンサに電解コンデンサ、放電スイッチに三相交流用のナイフスイッチを用いることにより軽量で安価に構成できるので、より経済性に優れかつ作業現場に持ち運びが容易な可搬性に優れた破砕用組成物用の着火具を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次いで、本発明の準直流電源回路２０を破砕用組成物用の着火具５０として用いる場合を例に挙げて説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本実施形態の破砕用組成物用の着火具５０として用いる準直流電源回路２０の回路図を示し、倍電圧回路１０は３倍圧回路で構成されている。３個のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３間には、それぞれバランス抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５が接続されている。電池１と倍電圧回路１０間には充電抵抗Ｒ１が接続され、また、電池１と倍電圧回路１０間には投入スイッチＳ１が接続されている。コンデンサＣ１とＣ２間には放電スイッチＳ２が、コンデンサＣ２とＣ３間には放電スイッチＳ３が、コンデンサＣ３と端子２間には放電スイッチＳ４が接続されている。破砕用組成物は、酸化鉄７５重量部と紛状アルミニウム２５重量部からなる１００重量部の熱源と、紛状ＰＯＭからなる気体発生剤を熱源に対して１２０重量部の割合で粉体混合して製造した。この破砕用組成物を直径４０ｍｍ、長さ３００ｍｍの円筒のプラスチック容器４０内に充填した。岩盤Ｇに所定間隔で１０箇所に穿孔を設け、図２に示すように各穿孔にそれぞれ前記のプラスチック容器４０を埋設すると共に、各プラスチック容器４０内に１．５Ωの抵抗線４１を挿入した配線を直列に接続し、更にその配線の両端を準直流電源回路２０からなる破砕用組成物用の着火具５０の端子２、３に接続した。
【００１４】
準直流電源回路２０の電池１の電位は、５００ボルト、充電抵抗Ｒ１は１０Ω、バランス抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５はそれぞれ１５０Ωとした。また、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３は、それぞれ１２０００μＦの電解コンデンサとした。放電スイッチＳ２、Ｓ３、Ｓ４をオフにして投入スイッチＳ１をオンにし、充電抵抗Ｒ１とバランス抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５を経て電解コンデンサーＣ１、Ｃ２、Ｃ３に電池１から電荷を供給して充電した。充電後、投入スイッチＳ１をオフにし、放電スイッチＳ２、Ｓ３、Ｓ４を連動させてオンにし、直列化された電解コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３から端子２、３を介して破砕用組成物の抵抗線４１に通電した。その結果、１０箇所すべての破砕用組成物がジュール熱によって着火され、岩盤Ｇを確実に破砕できた。なお、本実施形態の準直流電源回路２０は、電池が約７ｋｇ、倍電圧回路１０を含む他の構成が約１５ｋｇで全体が約２２ｋｇであったため、可搬性があり作業現場への持ち運びが容易であった。
【００１５】
図３は、上記の実施の形態において放電スイッチとして市販の三相交流用のナイフスイッチＳ５を用いた準直流電源回路２０を示し、ナイフスイッチＳ５は点線で囲まれた箇所に模式的に示されている。Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は関節部を含むナイフ部で、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３はナイフ部に接触する接点である。また、ＴはＴ字状をなす電気絶縁体で形成される操作部で、ナイフスイッチＳ５のオン、オフの操作ができる。なお、操作部Ｔは安全に操作でき、上記のように破砕用組成物を確実に着火できた。また、図３は、電解コンデンサーＣ１、Ｃ２、Ｃ３に充電後、ナイフスイッチＳ５をオンにした状態を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の準直流電源回路の回路図である。
【図２】岩盤の穿孔に破砕用組成物が充填されたプラスチック容器を埋設し、破砕用組成物用の着火具に配線した状態を示す説明図である。
【図３】図１における放電スイッチとして三相交流用のナイフスイッチを用いた準直流電源回路の回路図である。
【符号の説明】
【００１７】
１                      電池
２、３                  端子
１０                    倍電圧回路
２０                    準直流電源回路
５０                    破砕用組成物用の着火具
Ｒ１                    充電抵抗
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５  バランス抵抗
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３        電解コンデンサ
Ｓ１                    投入スイッチ
Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４        放電スイッチ
Ｓ５                    三相交流用のナイフスイッチ
【図１】
2005121281.tif 000003
【図２】
2005121281.tif 000004
【図３】
2005121281.tif 000005